[发明专利]一种制造具有保护层的电极的方法

说明书

本发明涉及一种制造具有保护层的电极的方法，属于二次电池技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种低成本的制造具有保护层的电极的方法。该方法包括如下步骤：将电极板以1～9mm/s的速度从涂覆液中垂直取出，干燥，得到具有保护层的电极，其中，所述涂覆液为分散液或者上层为分散液下层为水的液体；所述分散液含有石墨烯或石墨烯衍生物。本发明方法可以成功制备得到具有保护层的电极，提高电池的循环性能。且该方法简单，可操作性强，无需特殊的设备，成本较低，且无需水合肼等有毒试剂，安全环保，可适用于工业化大生产。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2019年7月26日提交的美国专利申请No.62879172的权益和优先权，该申请No.62879172的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种制造具有保护层的电极的方法，属于二次电池技术领域。

背景技术

随着对小型便携式设备的要求不断提高，对电源的要求也越来越高，需要在寻求合适的，高效，紧凑，轻便和安全的可持续电源。

充电电池通常用作电源，可以进行调整以满足低成本和大型电网规模的储能系统的需求。虽然，锂离子电池由于高电子密度和低自放电率而具有很大的优势。但传统的锂离子电池为非水电池，需要使用易燃有机电解液，成本高且安全性差，需要考虑替代的方案。近来，具有安全、高功率、大容量的基于水性电解质的可充电电池被广泛研究。尤其是具有锌金属阳极的水性电解质电池(锌离子电池)，由于其具有高稳定性、低成本和无毒的特性，应用前景广泛。

锰基阴极材料由于其众多的氧化态(+2，+3，+4)而被广泛用作可充电电池(包括水性可充电锌电池)的阴极材料。锰基阴极材料能够利用大量的氧化还原电对，提供较高的热稳定性、廉价、环保、高容量和长寿命的电池。但是将锰基阴极材料在应用于水性可再充电锌电池时存在一些问题。

锰基阴极材料应用于水性可再充电锌电池时，在重复的充电和放电过程中，电池的容量衰减，循环寿命缩短。这主要是由于在使用中导电剂会氧化，而锰离子会溶解从而在阴极表面形成无活性的副产物。另外，Jahn-Teller畸变效应会导致阴极表面锂离子积聚，从而加剧锰离子的溶解，导致电池容量下降。此外，由于水分解产生的氧气环境，碳氧化问题也可能会影响导电性能，从而进一步降低电池循环寿命。所有这些上述副反应都可能极大地影响可充电电池的循环寿命。

目前，为了防止阴极退化，延长电池的寿命。现有技术中一般采取在阴极中掺杂或施加保护性涂层添加剂以增加电极在电化学循环过程中的结构稳定性。

专利CN201710011769.7公开了在阴极材料层上再增加一层石墨烯保护层，可以改善电池性能。然而，该专利中，保护层的制备方法为：1)将石墨烯或石墨烯衍生物分散于有机溶剂中，形成石墨烯或石墨烯衍生物分散液；2)然后，将上述获得的石墨烯或石墨烯衍生物分散液滴加到LB成膜设备的LB膜槽中的亚相表面，使石墨烯或石墨烯衍生物分散液铺展于该亚相表面，当石墨烯或石墨烯衍生物分散液滴加到亚相表面后，有机溶剂会带着石墨烯或石墨烯衍生物粒子在亚相表面分散铺展开。经过一定时间之后，有机溶剂挥发，留下石墨烯或石墨烯衍生物粒子分散铺展于亚相的表面上；3)然后，用滑障将铺展于亚相表面的石墨烯或石墨烯衍生物粒子压缩至预设的成膜模压，从而在亚相表面形成石墨烯或石墨烯衍生物致密的纳米薄膜；4)最后，将石墨烯或石墨烯衍生物薄膜转移到阴极活性材料层上，所使用的方法包括垂直提拉法，水平附着法或亚相降低法等。可见，该方法复杂，需要依赖特殊的设备，成本较高。

发明内容

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种低成本的制造具有保护层的电极的方法。

本发明制造具有保护层的电极的方法，包括如下步骤：

将电极极板以1～9mm/s的速度从涂覆液中垂直取出，干燥，得到具有保护层的电极，其中，所述涂覆液为分散液或者上层为分散液下层为水的液体；所述分散液中含有石墨烯或石墨烯衍生物。